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1、工程流体力学泵与风机习题答案（曹慧哲部分）第三章3-1 已知流速场 ux=2t+2x+2y，u y= t - y+z，u z= t+x z。求流场中 x=2，y=2，z=1 的点在 t=3 时的加速度。a =35.86 m/s 23-2 已知流速场 ux=xy3， ，u z= xy，试求：（1）点（1，2，3）的加速度；3y（2）是几元流动；（3）是恒定流还是非恒定流；（4）是均匀流还是非均匀流？a =36.27m/s2 二元恒定非均匀流3-3 已知平面流动的流速分布为 ux=a，u y=b，其中 a、b 为正数。求流线方程并画出若干条 y0 时的流线。ay-bx=c3-4 已知平面流动速度分
2、布为 其中 c 为常数，求流线方22xyccx， ，程并画出若干条流线。x 2+y2=c3-5 已知平面流动速度场分布为 。求 t=1 时的流线方程并绘(46)(9)utijrrr出 x=0 至 x=4 区间穿过 x 轴的 4 条流线图形。3x -2y=33-6 已知圆管中流速分布为 ,r0 为圆管半径，y 为离开管壁的距离，u max1/7ma为管轴处最大流速。求流速等于断面平均流速的点离管壁的距离 y。y=0.242r 03-7 对于不可压缩流体，下面的运动是否满足连续性条件？（1） ux = 2x2 +y2，u y = x3 x(y22y)（2） ux = xt +2y，u y = xt
3、2 yt（3）u x = y2 +2xz，u y =2yz + x 2yz，u z = (1)、(3)不满足，(2)满足421yx3-8 已知不可压缩流体平面流动在 y 方向的速度分量为 ux=y22x+2y。求速度在 x 方向的分量 ux。u x=-2x(y+1) +f (y)3-9 已知两平行平板间的速度分布为 ，式中 y = 0 为中心线，y = bmax1b为平板所在位置，u max 为常数，求两平行平板间流体的单宽流量。刘二版 66 页 3-16 Q =max43b3-10 输水管道经三通管分流，见图 3-10。已知管径 d1= d2=200mm，d 3=100mm，断面平均流速 v
4、1= 3m/s，v 2= 2m/s。试求断面平均流速 v3。试求断面平均流速 v3。张 39 页例 3-4v3=4m/s3-11 如图所示的管段，d 1=2.5cm，d 2=5cm，d 3=10cm。 （1 ）当流量为 4 l/s 时，求各管段的平均流速。 （2）旋动阀门，使流量增加至 8 l/s 或使流量减少至 2 l/s 时，平均流速如何变化？周 55 页例 3-1 v1 =8.16m/s v2 =2.04 m/s v3 =0.51m/s v1a =16.32m/s v2a =4.08m/s v3a =1.02m/s v1b =4.08m/s v2b =1.02m/s v3b =0.255
5、m/s3-12 如图所示的氨气压缩机用内径 d1=76.2mm 的管子吸入密度 1=4kg/m3 的氨气，经压缩后，由内径 d2=38.1mm 的管子以 v2=10m/s 的速度流出，此时密度增至 2 =20kg/m3。求（1）质量流量；（2）流入流速 v1。周 56 页例 3-3Qm= 0.228kg/s v1= 9.83m/s312题 3-10 图 题 3-11 图3-13 蒸汽管道如图所示。已知蒸汽干管前段的直径 d0=50mm，流速 v0=25m/s，蒸汽密度 0=2.62 kg/m3；后段的直径 d1=45mm，蒸汽密度 1=2.24 kg/m3。接出的支管直径d2=40mm，蒸汽密
6、度 2=2.30 kg/m3。试求分叉后的两管末端的断面平均流速 v1、v 2 为多大，才能保证该两管的质量流量相等。闻 112 页 3-14 v1 =18.05m/s v2 =22.25 m/s3-14 空气以标准状态（温度 t0=15，密度 0=1.225 kg/m3，压强 p0=1.013105Pa）进入压气机，流量 Q=20m3/min；流出时温度 t=60，绝对压强 p=800103Pa；如果压气机出口处流速 v 限制为 20m/s。试求压气机的出口管径 d。 闻 113 页 3-15 d = 0.056m3-15 在直径为 d 的圆形风管断面上，用下法选定五个点来测量局部风速。设想
7、用与管轴同心，但不同半径的圆周，将全部断面分为中间是圆，其他是圆环的五个面积相等的部分如图所示。测点即位于等分此部分面积的圆周上。这样测得的各点流速，分别代表相应断面的平均流速。试计算各测点到管轴的距离，以直径的倍数表示；若各点流速分别为u1、u 2、u 3、u 4、u 5，空气密度为 ，试求质量流量 Qm。闻 113 页 3-16 r1= 0.158d，r 2= 0.274d，r 3= 0.354d，r 4= 0.418d，r 1= 0.474d， 213450uu3-16 设计输水量为 300 t/h 的给水管道，流速限制在 0.91.4m/s 之间。试确定管道直径，根据所选直径求流速（直
8、径规定为 50mm 的倍数） 。 蔡 85 页 3-4 d=300mm v1 =1.18m/s3-17 圆形风道，流量为 10000m3/h，流速不超过 20m/s。试设计直径，根据所定直径求流速（直径规定为 50mm 的倍数） 。蔡 85 页 3-5 d=450mm v1 =17.5m/s3-18 空气流速由超音速流过渡到亚音速流时，要经过冲击波。如果在冲击波前，风道中速度 v=660m/s，密度 =1kg/m3。冲击波后，速度降低至 v=250m/s，求冲击波后的密度。蔡 85 页 3-8 =2.64 kg/m33-19 如在直径 d1=150mm 管道内的断面平均流速为直径 d2=200
9、mm 管道内的一半，求通过这两个管道的流量比。屠 99 页 4-8Q1/Q2 = 0.283-20 水射器如图所示，高速水流 vj 由喷嘴射出，带动管道内的水体。已知 1-1 断面管道内的水流速度和射流速度分别为 v1=3m/s 和 vj =25m/s，管道和喷嘴的直径分别为 0.3m和 0.085m，求断面 2-2 处的平均流速 v2。屠 100 页 4-10 v2=4.77m/s3-21 下列两个流动，其线变形速度为多少？哪个有旋？哪个无旋？哪个有角变形？哪个无角变形？（式中的 a、c 为常数）(1) ux =ay， uy=ax，u z= 0 ；(2) 。,22zyxc(1)xx = yy
10、 = zz = 0 有旋无角变形(2)题 3-12 图 题 3-13 图 题 3-15 图题 3-20 图无旋有角变形22 0xyzccx第四章4-1 水管直径 d=50mm，末端阀门关闭时，压力表读值为 pM1 = 21kPa，阀门打开后读值降为 pM2 = 5.5kPa，不计水头损失，求通过的流量 Q。 （张 3-10，Q =10.9 l/s）4-2 油在管道中流动，直径 dA = 0.15m，d B = 0.1m，v A=2m/s，水头损失不计，求 B 点处测压管高度 hC 。 （蔡 85 页 3-10 h=1.87m）4-3 水在变直径竖管中流动，已知粗管直径 d1 = 300mm，流
11、速 v1= 6m/s。装有压力表的两断面相距 h =3m，为使两压力表读值相同，试求细管直径（水头损失不计） 。 （张 3-11，d =235.5mm）4-4 变直径管段 AB，d A= 0.2m，d B=0.4m，高差 h=1.5m，测得 pA=30kPa，p B =40kPa，B 点处断面平均流速 vB=1.5m/s，试求两点间的水头损失 hlAB 并判断水在管中的流动方向。 （张3-12，0.8mH 2O,BA）4-5 用水银压差计测量水管中的点流速 u ，如读值 h=60mm。 （1）求该点流速 u ；（2）若管中流体是 =0.8kg/m3 的油，h 仍不变，不计水头损失，则该点流速为
12、多少？（张 3-13，v 1=3.85m/s，v 1=4.34m/s）4-6 为了测量石油管道的流量，安装文丘里流量计。管道直径 d 1=200mm，流量计喉管直径d2=100mm，石油密度 = 850kg/m3，流量计流量系数 = 0.95。现测得水银压差计读数hp=150mm，问此时管中流量 Q 多大？（张 3-14，Q =51 l/s）4-7 水箱出流如图，直径 d1=125mm、d 2 =100mm，水银压差计的读值 h=175mm，断面 3-3 处的喷嘴直径 d3=75mm，不计水头损失，试求作用水头 H 值和压力表读值。(蔡 86 页 3-13 H=11.8m p =79.0kPa
13、)4-8 管道流动见图，管径 d =150mm、喷嘴出口直径 dD = 50mm，各点高差 h1=2m、h 2 =4m、h 3 =3m，不计水头损失，求 A、B、C 、D 各点压强。(蔡 86 页 3-14 Q=0.0174m3/s pA =68.1kPa，p B =-0.48kPa，p C =-20.1kPa，p D = 0)题 4-1 图 题 4-2 图 题 4-3 图题 4-4 图 题 4-5 图 题 4-6 图4-9 水箱中的水经一扩散短管流到大气中。直径 d 1=100mm，该处绝对压强 p1= 0.5 大气压，直径 d2 =150mm，求水头 H（水头损失忽略不计） 。 （张 3-
14、15，H=1.23m）4-10 水从铅垂立管下端射出，射流冲击一水平放置的圆盘，如图所示。已知立管直径 d =50mm，h 1=3m，h 2=1.5m，圆盘半径 R =150mm，水流离开圆盘边缘的厚度 =1 mm，水头损失忽略不计，且假定各断面流速分布均匀，试求流量 Q 和水银压差计的读数 h。 （闻206 页 5-16 题 Q=0.00823m3/s h=428mm）4-11 离心式通风机用集流器 A 从大气中吸入空气。直径 d = 200mm 处，接一根细玻璃管，管的下端插入水槽中。已知管中水上升 H =150mm，求每秒钟吸入的空气量 Q（空气的密度 a=1.29kg/m3） 。 （张
15、 3-16，Q =1.5 m3/s）4-12 吹风装置的进排风口都直通大气，风扇前后断面直径 d1=d2 =1m，排风口直径 d3 =0.5m，已知排风口风速 v3=40m/s，空气的密度 = 1.29kg/m3，不计压强损失，试求风扇前后端木的压强 p1 和 p2。(刘二版 106 页 4-14 p1 =- 64.5Pa， p2 =967.5Pa)4-13 压缩空气罐与文丘里式的引射管连接，d 1、d 2、h 均为已知，问气罐压强 p0 为多大才能将 B 池水抽出。(蔡 86 页 3-17， )401pg4-14 高层楼房煤气立管的 B、C 两个供煤气点的供气量均为 Q =0.02 m3/s，供气点间的高度均为 H =30m。假设煤气密度 = 0.6 kg/m3、空气密度 a = 1.2 kg/m3、酒精密度 ch=800kg/m3，管径 d = 50mm，压强损失：AB 段 、BC 段 ，假21vABp24vBCp定 C 点要求保持余压为 300Pa，求 A 点处测压计的酒精液面高差 h。 （蔡 8
